單片機(jī)中CRC原理及應(yīng)用

CRC校驗(yàn)算應(yīng)該絕大部分理工類同學(xué)都學(xué)習(xí)過(guò)，但真正搞明白的沒(méi)幾個(gè)，之前給大家分享過(guò)《幾種常見(jiàn)的校驗(yàn)算法》，今天結(jié)合STM32來(lái)分享其中CRC相關(guān)的內(nèi)容。

1、關(guān)于CRC校驗(yàn)

CRC：Cyclic Redundancy Check，即循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

CRC是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種查錯(cuò)校驗(yàn)碼，其特征是信息字段和校驗(yàn)字段的長(zhǎng)度可以任意選定。
循環(huán)冗余檢查（CRC）是一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯(cuò)功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式計(jì)算，并將得到的結(jié)果附在幀的后面，接收設(shè)備也執(zhí)行類似的算法，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。

---來(lái)自百度百科

學(xué)電子、計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的同學(xué)都應(yīng)該學(xué)習(xí)過(guò)CRC的基礎(chǔ)原理。其原理說(shuō)難不難，可以說(shuō)就是一個(gè)公式。同時(shí)，說(shuō)簡(jiǎn)單也不簡(jiǎn)單，這個(gè)公式里面包含的內(nèi)容不簡(jiǎn)單。

拿STM32參考手冊(cè)中CRC計(jì)算單元來(lái)說(shuō)，使用CRC-32(以太網(wǎng))多項(xiàng)式：0x4C11DB7─ X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 + X8 + X7 + X4 + X2 + X +1

關(guān)于CRC基礎(chǔ)原理的內(nèi)容比較多，百度、谷歌一下可以看到很多關(guān)于CRC原理的內(nèi)容，我這里就不再過(guò)多講述。

參考維基百科循環(huán)冗余校驗(yàn)

2、STM32中CRC計(jì)算單元

相信初學(xué)STM32的朋友都知道STM32中有個(gè)CRC計(jì)算單元，如果有不知道的去面壁思過(guò)（參考手冊(cè)中目錄一看就能看見(jiàn)CRC章節(jié)）。

但很多朋友都僅限知道有CRC計(jì)算單元這個(gè)東西，基本都沒(méi)怎么進(jìn)一步了解過(guò)。

STM32全系列產(chǎn)品都具有 CRC 外設(shè)（注意，是全系列都有）， 對(duì) CRC 的計(jì)算提供硬件支持，為應(yīng)用程序節(jié)省了代碼空間。

STM32的CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）計(jì)算單元使用一個(gè)固定的多項(xiàng)式發(fā)生器從一個(gè) 32 位的數(shù)據(jù)字中產(chǎn)生 CRC 碼。

在眾多的應(yīng)用中，基于 CRC 的技術(shù)還常用來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸或存儲(chǔ)的完整性。

根據(jù) EN/IEC60335-1 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，這些技術(shù)提供了驗(yàn)證 Flash 完整性的方法。CRC 計(jì)算單元有助于在運(yùn)行期間計(jì)算軟件的簽名，并將該簽名與鏈接時(shí)生成并存儲(chǔ)在指定存儲(chǔ)單元的參考簽名加以比較。

CRC 主要特性

使用 CRC-32 （以太網(wǎng)）多項(xiàng)式：0x4C11DB7

— X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 +X8 + X7 + X5 + X4 + X2+ X +1

單輸入/輸出 32 位數(shù)據(jù)寄存器

CRC 計(jì)算在 4 個(gè) AHB 時(shí)鐘周期 (HCLK) 內(nèi)完成

8 位通用寄存器 （可用于臨時(shí)存儲(chǔ)）

---來(lái)自STM32參考手冊(cè)

輸入/輸出數(shù)據(jù)的反轉(zhuǎn)

STM32默認(rèn)不對(duì)輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行位反轉(zhuǎn)。

1.對(duì)輸入數(shù)據(jù)的位反轉(zhuǎn)操作可以設(shè)置為按字節(jié)/半字 /字為單元進(jìn)行操作。例如輸入數(shù)據(jù)為0x1A2B3C4D,

每個(gè)字節(jié)內(nèi)逐位反轉(zhuǎn)，結(jié)果是 0x58D43CB2

每半字內(nèi)逐位反轉(zhuǎn)，結(jié)果是 0xD458B23C

每個(gè)字長(zhǎng)內(nèi)逐位反轉(zhuǎn)，結(jié)果是 0xB23CD458

2.對(duì)輸出數(shù)據(jù)的位反轉(zhuǎn)

例如輸出數(shù)據(jù)為 0x11223344,反轉(zhuǎn)后為 0x22CC4488

操作STM32的CRC比較簡(jiǎn)單，只有三個(gè)比較簡(jiǎn)單的寄存器，不管是使用寄存器，還是庫(kù)函數(shù)，對(duì)于大部分人來(lái)說(shuō)，沒(méi)有多大難度。

看下標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的部分函數(shù)源碼：

3、CRC應(yīng)用

我記得讀書(shū)那個(gè)時(shí)候，想要把CRC搞明白好難啊，原因在于不知道學(xué)這個(gè)CRC到底有什么用途。

CRC用途其實(shí)非常廣泛，我們最常見(jiàn)的就是在一些通信上，比如：Modbus：

再比如之前講述的MAVLink通信協(xié)議：

CRC其主要目的就是驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性。在CRC應(yīng)用中，還有一個(gè)重要的作用：通過(guò) CRC 校驗(yàn)對(duì) FLASH 的完整性進(jìn)行檢查。

在對(duì) FLASH 完整性檢查的應(yīng)用中，需要事先計(jì)算出整個(gè) FLASH 的 CRC 校驗(yàn)值（不包括最后保存 CRC 值的字節(jié)），放在 FLASH 的末尾。在程序啟動(dòng)或者運(yùn)行的過(guò)程中重新用同樣的方法計(jì)算整個(gè) FLASH 的 CRC 校驗(yàn)值，然后與保存在 FLASH 末尾的 CRC 值進(jìn)行比較。

這個(gè)對(duì)Flash添加CRC校驗(yàn)主要目的：在遠(yuǎn)程升級(jí)程序可有效檢查程序的完整性。

在IAR EWARM中有這么一個(gè)功能：Checksum。不知道大家使用過(guò)沒(méi)，也是可以對(duì)Flash添加CRC的功能?？聪聢D：

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這里的配置可以對(duì)Flash進(jìn)行CRC計(jì)算，關(guān)于這里內(nèi)容比較多，足以單獨(dú)寫(xiě)一篇文章了，感興趣的讀者可以深入了解一下。

來(lái)源：strongerHuang

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審核編輯 黃宇